第九章 核酸的酶促降解与核苷酸代谢
生物化学-核苷酸代谢
①二氢叶酸还原酶 ②核苷酸甘氨酰胺 （GAR）转甲酰酶 ③5-甲酰氨基咪唑4-甲酰胺核苷酸 （AICAR0转甲酰 酶
嘌呤核苷酸合成和 嘧啶核苷酸合成
氨蝶呤和甲 氨蝶呤
叶酸
①急性白血病 ②头颈部肿瘤 ③妊娠滋养细 胞瘤 ④成骨肉瘤 ⑤淋巴癌 ⑥肝癌 ⑦乳腺癌 ⑧卵巢癌
嘌呤核苷酸合成
部分核苷酸代谢类似物的临床应用
原 因
调节失常
遗传缺陷
临床特点
嘌呤产生和排谢过多
遗传类型
x-染色体连锁隐性 遗传
1．嘌呤核苷酸代谢障碍
Lesch-Nyhan HGPRT 综合征
嘌呤产生排泄多,脑性瘫痪、 x-染色体连锁隐性 自毁容貌症 遗传
免疫缺陷症, ①腺苷脱氨酶
②嘌呤核苷磷酸化酶 肾结石 黄嘌呤尿 APRT 黄嘌呤氧化酶
遗传缺陷
氮杂丝氨酸 5-氨基咪唑-4甲酰胺核苷酸 腺嘌呤 次黄嘌呤 鸟嘌呤 甲酰甘氨咪 核苷酸
部分核苷酸代谢类似物的临床应用
药物名称 正常代谢物 治疗的疾病 ①白血病 ②自身免疫性病 ③妊娠滋养细胞肿 瘤 主要作用的酶 ①IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀 酸合成酶 黄嘌呤氧化酶 作用的代谢途径 嘌呤核苷酸合成 6-巯基嘌呤 嘌呤核苷酸
第二节 核酸的降解与核苷酸代谢
食物核蛋白
一、 核 酸 与 核 苷 酸 降 解
核酸降解和核苷酸代谢
R-5'-P
R-5'-P
5-氨基咪唑-4-羧酸 核苷酸（CAIR）
5-氨基咪唑核苷酸 （AIR）
甲酰甘氨咪核苷酸 （FGAM）
O
C
HO
C
C H2N
N Asp
H2O
ATP
CH
N
合成酶
R-5'-PFra bibliotekCOOH OC
HC N C H
CH2
C
H2N COOH
延胡索酸 N
CH
N
裂解酶
R-5'-P
O
C
H2N
C
C H2N
二、嘌呤核苷酸的降解
AMP
GMP
嘌呤核苷酸的结构
AMP GMP
H(I) 黄嘌呤氧化酶
（次黄嘌呤）
X
G
（黄嘌呤）
黄嘌呤 氧化酶
嘌呤碱的最终 代谢产物
腺嘌呤脱氨酶含量极少 腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性较高
腺嘌呤脱氨基主要在 核苷和核苷酸水平
鸟嘌呤脱氨酶分布广
鸟嘌呤脱氨基主要 在碱基水平
嘌呤类在核苷酸、核苷和碱基三个水平上的降解
1. 从头合成途径
（1）尿嘧啶核苷酸的合成
2ATP 2ADP+Pi
Gln + HCO3氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ
(CPS-Ⅱ )
H2N C OPO3H2 + Glu
O
氨甲酰磷酸
CO2 + NH3 + H2O
2ATP N-乙酰谷氨酸
2ADP+Pi
氨基甲酰磷酸
Pi
线粒体
鸟氨酸
瓜氨酸
鸟氨酸循环
鸟氨酸
尿素
生物化学试题库
核酸的酶促降解和核苷酸代谢一、名词解释1.核苷磷酸化酶(nucleoside phosphorylase)：能分解核苷生成含氮碱和戊糖的磷酸酯的酶。
2.从头合成(de novo synthesis )：生物体内用简单的前体物质合成生物分子的途径，例如核苷酸的从头合成。
3.补救途径(salvage pathway)：与从头合成途径不同，生物分子的合成，例如核苷酸可以由该类分子降解形成的中间代谢物，如碱基等来合成，该途径是一个再循环途径。
4.限制性内切酶:二、单选题（在备选答案中只有一个是正确的）（ 3 ）1．嘌呤核苷酸从头合成时首先生成的是：①GMP; ②AMP; ③IMP; ④ATP（ 2 ）2.提供其分子中全部N和C原子合成嘌呤环的氨基酸是：①天冬氨酸; ②甘氨酸; ③丙氨酸; ④谷氨酸（ 1 ）3.嘌呤环中第4位和第5位碳原子来自下列哪种化合物？①甘氨酸②天冬氨酸③丙氨酸④谷氨酸（ 3 ）4.嘌呤核苷酸的嘌呤核上第1位N原子来自①Gly②Gln③ASP④甲酸三、多项选择题1.嘧啶分解的代谢产物有：(ABC)A．CO2; B．β-氨基酸C．NH3D．尿酸2.嘌呤环中的氮原子来自(ABC)A．甘氨酸; B．天冬氨酸; C．谷氨酰胺; D．谷氨酸四、填空题1．体内脱氧核苷酸是由____核糖核苷酸_____直接还原而生成，催化此反应的酶是____核糖核苷酸还原酶______酶。
2.人体内嘌呤核苷酸分解代谢的最终产物是______尿酸______，与其生成有关的重要酶是___黄嘌呤氧化酶_________。
3.在生命有机体内核酸常与蛋白质组成复合物，这种复合物叫做染色体。
4.基因表达在转录水平的调控是最经济的，也是最普遍的。
五、问答题：1.降解核酸的酶有哪几类？举例说明它们的作用方式和特异性。
2.什么是限制性内切酶？有何特点？它的发现有何特殊意义？3．简述蛋白质、脂肪和糖代谢的关系？蛋白质AA糖EMP 丙酮酸乙酰辅酶A TCA脂肪甘油脂肪酸六、判断对错：（对）人类和灵长类动物缺乏尿酸氧化酶，因此嘌呤降解的最终产物是尿酸。
第九章 核苷酸代谢
图9-7
嘧啶的元素来源
（2）嘧啶核苷酸从头合成的特点 嘧啶核苷酸从头合成途径不同于嘌呤核苷酸 的合成。其特点是： ①合成所需要的酶系大多在胞液内，但个别酶 如二氢乳清酸脱氢酶则位于线粒体内。 ②合成从CO2和谷氨酰胺开始，经6步反应先合 成出尿嘧啶核苷酸（UMP）。 ③由UMP出发再合成其它的嘧啶核苷酸。
2) 嘧啶核苷酸的负性调节同样由合成产物的反 馈抑制进行调节。主要集中在对4个关键酶的反 馈抑制上。
第一个关键酶是氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ （CPSⅡ），由UMP反馈抑制。 第二个关键酶是天冬氨酸转氨基甲酰酶 (CAT)，由UMP和CTP反馈抑制。
第三个关键酶是磷酸核糖焦磷酸激酶 （OPRT），由ADP和GDP反馈抑制。 第四个关键酶是CTP合成酶(CTPS)，由CTP反 馈抑制。CTP对天冬氨酸转氨酶的反馈调节为变 构调节。该酶有6个催化亚基和6个调节亚基。当 CTP浓度升高时，CTP就与调节亚基结合，使调节 亚基和催化亚基逐步变构，从而使酶由活性状态 逐步转变为无活性状态，实现反馈抑制调节。
图9-3
嘌呤核苷酸的从头合成
图9-4
由IMP合成AMP和GMP
(5) 嘌呤核苷酸从头合成的调节 细胞和机体能够对嘌呤核苷酸的从头合成 进行调节，以保持细胞和机体内相对稳定的嘌呤 核苷酸供应。嘌呤核 苷酸从头合成的调节包 括正性调节和负性调节两种方式。 正性调节是指促进嘌呤核苷酸合成的调节。 而负性调节是指抑制嘌呤核苷酸合成的调节。
1）正性调节表现为前后两端调节 前端正性调节主要是对两个关键酶的促进作用。这 两个关键酶是PRPPK和GPAT，底物ATP、5’-磷酸核糖和 PRPP分别促进其活性，增加IMP的合成。 后端正性调节主要是由ATP促进GMP合成酶和GTP促 进腺苷酸代琥珀酸合成酶这两个关键酶的活性，增加 GTP和ATP的合成。
核苷酸代谢
2. 腺苷酸(AMP)和鸟苷酸(GMP)的合成
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 (一)、从头合成途径的反应过程
(1) IMP的合成(11步反应，过程只需了解)
ATP AMP
R-5 -P
'
①
PP-1 -R-5 -P(PRPP)
'
'
PRPP合成酶
5'-磷酸核糖
磷酸核糖焦磷酸
'
NH3 R- 5 -P
'
还原酶 H2N
H2O
次黄嘌呤核苷酸
尿 酸 鸟嘌呤酶 NH3 H2O N N
OH
N
鸟苷
HO
N H 黄嘌呤
N
H2N
鸟嘌呤
N H
Pi 核苷磷酸化酶 核糖1-磷酸
正常人血浆尿酸含量：0.12～0.36mmol/L 男: 0.27mmol/L, 女:0.21mmol/L
以尿酸及其钠盐形式存在, 均难溶于水 ＞0.48mmol/L(8mg%), 析出结晶, 沉积在关节和软骨等处 痛风症 ●进食高嘌呤膳食时 ●体内核酸大量分解 血中尿酸↑ (白血病,恶性肿瘤）
R-5 -P
甲酰甘氨酰胺核苷酸 (FGAR)
'
嘧啶碱的降解产物易溶于水，故嘧啶代 谢异常的疾病较少。
第二节、核苷酸的合成代谢
• 一、嘌呤核苷酸的合成 二、嘧啶核苷酸的合成
一、嘌呤核苷酸的合成代谢 (一)、从头合成途径
用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及 CO2等简单物质为原料，经过一系列酶 促反应合成嘌呤核苷酸的过程.
(二)、补救合成途径
利用体内游离的嘌呤碱或嘌呤核苷经 过简单的反应过程,合成嘌呤核苷酸。
核酸的降解和核苷酸代谢(1)
大肠杆菌核糖核苷酸还原酶R2亚基
IMP/GMP+PPi PCR(聚合酶链式反应) （5-磷酸核糖-1-焦磷酸） 肝、肾、胰、心、脑、肉馅、肉汁、沙丁鱼、鱼卵、小虾 PCR(聚合酶链式反应) 1 嘌呤核苷酸的生物合成 ④组成辅酶,如腺苷酸可作为NAD＋、NADP＋、FMN、FAD及CoA等的组成成分; 嘌呤核苷酸的补救合成2 第二类 含嘌呤中等的食物 (每100g食物含嘌呤75～100mg) 甲基丙二酸单酰辅酶A→琥珀酸CoA 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。 （N10-CHO FH4） PCR：polymerase chain reaction 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 3 脱氧核糖核酸酶(DNase) AMP + PPi IMP/GMP+PPi 利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位、CO2等简单物质为原料。 利用体内游离的碱基或核苷，反应较简单。 黄嘌呤氧化酶(Xanthine Oxidase)
解 鸟苷酸 27mmol/L (4.
鲤鱼、贝壳类、鳗鱼、熏火退、猪肉、小牛肉； IMP/GMP+PPi
痛风的药物治疗：别嘌呤醇
脱氨酶
通常是在核苷二磷酸水平上发生还原反应；
次黄嘌呤 黄嘌呤
AMP + PPi 一些微生物如乳酸杆菌、枯草杆菌等则以核苷三磷酸为还原底物。
黄嘌呤 第四类 含嘌呤很少的食物
②储存能量,三磷酸核苷酸尤其是ATP是细胞的主要能量形式，一些活化的中间产物，如UDP葡萄糖，亦含有核苷酸成分;
• 第三类 含嘌呤较少的食品(每100g食物含嘌呤<75mg) – 龙虾、蟹 ；火腿、羊肉、鸡；麦片、面包、粗粮 ； – 芦笋、四季豆、菜豆、菠菜、蘑菇、干豆类、豆腐
生物化学_09 核酸降解和核苷酸的代谢
IMP转变为GMP和 转变为GMP （3）IMP转变为GMP和AMP
2、 补救途径
(利用已有的碱基和核苷合成核苷酸) (1) 磷酸核糖转移酶途径（重要途径）
核苷磷酸化酶
嘌呤核苷 + 磷酸 腺嘌呤 + 5-PRPP
次黄嘌呤(鸟嘌呤) 磷酸核糖转移酶
嘌呤碱 + 戊糖-1-磷酸 AMP + PPi
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
基因组DNA 基因组 不被切割
限制—修饰的酶学假说 限制 修饰的酶学假说 1968年，Meselson 和Yuan发现了 型限制性核酸内切酶 年 发现了I型限制性核酸内切酶 发现了 1970年，Smith和Wilcox从流感嗜血杆菌中分离纯化了 年 和 从流感嗜血杆菌中分离纯化了 第一个II型限制性核酸内切酶 第一个 型限制性核酸内切酶Hind II 型限制性核酸内切酶
（2）尿嘧啶核苷酸的合成 ）
天冬氨酸转氨甲酰酶 二氢乳清酸酶
乳清苷酸焦磷酸化酶／Mg2+ 二氢乳清酸脱氢酶
乳清苷酸脱羧酶
（3） 胞嘧啶核苷酸的合成
尿嘧啶核苷三磷酸可直接与NH3（细菌）或Gln（动物） 细菌） 尿嘧啶核苷三磷酸可直接与 （动物） 反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。 反应，生成胞嘧啶核苷三磷酸。
二、脱氧核糖核酸酶
只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 只能水解DNA磷酸二酯键的酶。 DNA磷酸二酯键的酶 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ） 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseⅠ）： 可切割双链和单链DNA 降解产物为3 DNA， 可切割双链和单链 DNA， 降解产物为 3’ - 磷酸 为末端的寡核苷酸。 为末端的寡核苷酸。 限制性核酸内切酶： 限制性核酸内切酶： 细菌产生的、能识别并特异切割外源DNA DNA特定 细菌产生的 、 能识别并特异切割外源 DNA 特定 中的磷酸二脂键( 序列中的磷酸二脂键 对碱基序列专一） 序列中的磷酸二脂键(对碱基序列专一）的核酸内 切酶。 切酶。
核酸的降解和核苷酸代谢K
N7 N1 C5
酸，先合成 IMP，再转化
来自甲酸
C2 C4
C8
来自甲酸
为AMP、 GMP 。
N3
N9
利用简单的原始材料从头合成核苷酸的过程，此过程不包
括碱基和核苷等中间物，也来自是谷核氨苷酰酸胺合的成酰的胺氮主要途径
IMP的合成
IMP的合成是从5-磷 酸核糖开始的，先与 ATP反应生成5′-磷酸 核糖-1′-焦磷酸 （PRPP），然后嘌 呤环的各原子在 PRPP的C-1位置上逐 渐加上去。
➢ 叶酸类似物（氨基蝶呤、氨甲喋呤）： 抑制IMP合成中有四氢叶酸参与的反应
2.1.3嘌呤核苷酸合成的调节
CDP：胆碱，胆胺，甘油二酯 核苷酸 + H2O 核苷+Pi 代谢再利用，减少代谢物阻遏和积累
嘌呤核苷酸的从头合成途径之中受到调节的酶 d有G利TP于刺U激DAP和DPC还D原P还, 抑原制GDP, CDP, UDP还原 有：PRPP合成酶、谷氨酰胺:PRPP氨基转移酶、 此外，乳清苷酸脱羧酶也是一个调节位点，其活性受到UMP的抑制
脲基丙酸酶
H2O
啶酶
β-脲基丙酸
二氢尿嘧啶脱氢酶
胸腺嘧啶
二氢胸腺嘧啶
NAD(P)H+H+ NAD(P)+
H2O
二氢嘧啶酶
NH3+CO2+β-氨基异丁酸 脲基丙酸酶
H2O
NADPH +H+ --------哺乳动物 NADH+H+ ----------细 菌
β-脲基异丁酸
脱氨 还原
水解
胞嘧啶 NH3
1 核酸和核苷酸的分解代谢
核苷 + H O 嘌呤（或嘧啶）+戊糖 核苷水解酶 dGTP刺激ADP还原, 抑制GDP, CDP, UDP还原
核酸的降解与核苷酸代谢9MetabolismofNucl
ADP
ATP
XMP
GMP
GDP
GTP
+
+
_
_
_
_
_
IMP
腺苷酸代 琥珀酸
XMP
AMP
ADP
ATP
GMP
GDP
GTP
ATP
GTP
_
_
+
+
调节方式：反馈调节和交叉调节
嘌呤核苷酸的补救合成途径
定义 利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单的反应，合成嘌呤核苷酸的过程，称为补救合成（或重新利用）途径。
2
3、嘌呤核苷酸的相互转变
IMP
AMP
腺苷酸代 琥珀酸
XMP
GMP
NH3
腺苷酸脱氨酶
鸟苷酸还原酶
NADPH+H+
NADP+
NH3
4、 脱氧核糖核苷酸的生成
在核苷二磷酸水平上进行 （N代表A、G、U、C等碱基）
脱氧核苷酸的生成
dNDP + ATP
激酶
dNTP + ADP
二磷酸脱氧核苷
01
能够抑制嘧啶核苷酸合成的抗代谢药物也是一些嘧啶核苷酸的类似物，通过对酶的竞争性抑制而干扰或抑制嘧啶核苷酸的合成。
02
主要的抗代谢药物是5-氟尿嘧啶（5-FU）。5-FU在体内可转变为F-dUMP，其结构与dUMP相似，可竞争性抑制胸苷酸合成酶的活性，从而抑制胸苷酸的合成。
UMP
UTP
CTP
嘌呤碱的最终 代谢产物
黄嘌呤氧化酶
G
不同种类的生物分解嘌呤碱的能力不同，因此，终产物也不同。 排尿酸动物：灵长类、鸟类、昆虫、排尿酸爬虫类 排尿囊素动物：哺乳动物（灵长类除外）、腹足类 排尿囊酸动物：硬骨鱼类 排尿素动物：大多数鱼类、两栖类 某些低等动物能将尿素进一步分解成NH3和CO2排出。 植物分解嘌呤的途径与动物相似，产生各种中间产物（尿囊素、尿囊酸、尿素、NH3）。 微生物分解嘌呤类物质，生成NH3、CO2及有机酸（甲酸、乙酸、乳酸、等）。
核酸的酶促降解和核苷酸代谢
核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸是构成生物体遗传物质的重要分子之一、它们在生物体内起着关键的功能，包括存储遗传信息、传递遗传信息和参与生物体的代谢过程。
然而，核酸分子并不是永久存在的，它们会经历酶促降解和核苷酸代谢过程。
酶促降解是一种通过酶催化反应将核酸分子分解为较小的碎片的过程。
这一过程在细胞中起着至关重要的作用，因为它能够控制细胞内的核酸浓度，并对细胞进行修复和调控。
具体而言，核酸的酶促降解主要通过核酸酶参与。
核酸酶可以识别特定的核酸分子，切割磷酸二酯键并将其分解成较小的碎片。
酶促降解的过程是高度调控的，这意味着细胞可以根据需要来降解核酸分子。
核酸酶的酶促降解反应可以发生在DNA和RNA分子上。
在DNA分子中，核酸酶可以通过识别特定的序列或结构来切割DNA链。
这些酶可以在DNA复制、修复和重组过程中发挥重要的作用。
在RNA分子中，核酸酶则可以通过识别特定的次级结构来切割RNA链。
这些酶在RNA降解和剪接等过程中起着关键作用。
核苷酸的合成通常发生在两个方向上。
一方面，细胞通过核苷酸合成途径将脱氧核苷酸和核苷酸合成为DNA和RNA的单体。
这些途径包括脱氧核苷酸合成途径和核苷酸合成途径。
另一方面，细胞还可以通过核苷酸分解途径将核苷酸分解为核苷和磷酸。
这些途径包括核苷酸降解途径和氨基酸代谢途径。
核酸酶和核苷酸代谢的失调会导致DNA和RNA的不稳定和降解，影响细胞的正常功能。
此外，核苷酸代谢紊乱还与多种人类疾病的发生和发展密切相关。
因此，研究核酸的酶促降解和核苷酸代谢机制对于理解生物体的正常功能和疾病的发生具有重要意义。
核酸的降解
第九章核酸的酶促降解和核苷酸代谢核酸在生物体内核酸酶、核苷酸酶、核苷酶等的作用下，分解为氨、尿素、尿囊素、尿囊酸、尿酸等终产物，排泄到体外。
在核酸的分解过程中，产生的核糖可以沿磷酸戊糖途径代谢，产生的核苷酸及其衍生物几乎参与细胞的所有生化过程。
如A TP是生物体内的通用能源；腺苷酸还是几种重要辅酶的组成成分；cAMP和cGMP作为激素作用的第二信使，是生物体内物质代谢的重要调节物质。
第一节核酸的分解代谢动物和异养型微生物可以分泌消化酶来分解食物中的核蛋白和核酸类物质，以获得各种核苷酸、核苷及嘌呤碱、嘧啶碱和戊糖。
植物一般不能消化体外的有机物质。
但所有生物细胞都含有与核酸代谢有关的酶类，能使细胞内的核酸分解，促使核酸更新。
在体内，核酸的分解过程如下：嘌呤碱和嘧啶碱+ 戊糖—1—磷酸。
一、核酸的降解（解聚）在生物体内能催化磷酸二酯键水解而使核酸解聚的酶，称为核酸酶。
其中专一作用于RNA的称为核糖核酸酶（RNase）；专一水解DNA的称为脱氧核糖核酸酶（DNase）。
核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶中，能水解核酸分子内部磷酸二酯键的酶称为核酸内切酶（Endonuclease）；而能从DNA或RNA以及低聚多核苷链的一端逐个水解下单核苷酸的酶称为核酸外切酶（Exonuclease)。
二、核苷酸的降解各种单核苷酸受细胞内磷酸单酯酶或核苷酸酶的作用水解为核苷和磷酸。
核苷在核苷酶的作用下进一步分解。
核苷酶的种类很多，可以分为两大类：一类是核苷磷酸化酶（Nucleoside Phosphorylase），一类是核酸水解酶（Nucleoside hydrolase）。
三、碱基的分解1．嘌呤的分解嘌呤碱的分解首先是在各种脱氨酶的作用下脱去氨基。
在许多动物体内广泛含有鸟嘌呤脱氨酶，可以催化鸟嘌呤水解脱氨生成黄嘌呤。
但腺嘌呤脱氨酶含量极少，而腺苷脱氨酶和腺苷酸脱氨酶活性很高。
因此，腺嘌呤的脱氨反应是在腺苷酸和腺苷的水平上进行的。
核酸的酶促降解
①生成乳清苷酸
②由乳清苷酸转化成其它化合物
↗CO2 乳清苷酸→UMP+ATP尿嘧啶核苷酸激酶
UDP+ADP UDP+ATP核苷二磷酸激酶UTP+ADP UTP+谷氨酰胺+ATP+H2OCTP合成酶 →CTP+谷氨酸+ADP+Pi (2)补救途径与嘌呤核苷酸补救途径相 似
AMP-S
AMP
XMP
GMP
Gln
（2）补救合成途径 嘌呤碱和PRPP在特异的磷酸核糖转 移酶作用下生成嘌呤核苷酸
腺嘌呤+PRPP腺嘌呤磷酸核糖转移酶 →AMP+PPi
鸟嘌呤+PRPP次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 →GMP+PPi
2、嘧啶核苷酸的生物合成
（1）从头合成。 特点：A、先合 成嘧啶环，再与PRPP作用生成 嘧啶核苷酸；B、初产物为乳清
腺苷酸及鸟苷酸的合成：
IMP在腺苷酸代琥珀酸合成酶的催化下，由天 冬氨酸提供氨基合成腺苷酸代琥珀酸（AMPS），然后裂解产生AMP；IMP也可在IMP脱氢酶 的催化下，以NAD+为受氢体，脱氢氧化为黄苷 酸（XMP），后者再在鸟苷酸合成酶催化下， 由谷氨酰胺提供氨基合成鸟苷酸（GMP）。
IMP
Asp NAD+
根据核酸酶对底物的专一性将其分为 三类：核糖核酸酶；脱氧核糖酸 酶；非特异性核酸酶。
脱氧核糖核酸酶
脱氧核糖核酸酶专一水解DNA而不作用 于RNA。分为内切酶和外切酶。
内切酶中的限制性内切酶是一种重要 的工具酶。它作用于特定的核苷酸序列， 有极高的专一性，切割后形成平齐末端 和粘性末端。
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NADP+
CH-CH3 CH2
尿嘧啶 嘧啶的分解 -1
二氢胸 腺嘧啶
(接下页)
NADPH+H+ NADP+
N O=C O C N H CH CH Nhomakorabea(接上页)
H2O
HOOC HN CH-CH3 O=C N H CH2
二氢尿嘧啶
H2O
H2O
β-脲基异丁酸
HOOC NH2 CH2 O=C N H CH2
β-脲基丙酸
H2 O
CO2+NH3
H2N-CH2-CH-COOH CH2
β-氨基异丁酸
H2N-CH2-CH2-COOH
β-丙氨酸
嘧啶的分解 -2
嘧 啶 核 苷 酸 的 分 解 代 谢
三 、核苷酸的合成代谢
（一）、 5´-磷酸核糖的活化
5´-磷酸核糖的活化
ATP
5´-磷酸核糖
PRPP合成酶 AMP
第九章 核酸的酶促降解及核苷酸代谢
• 核酸的酶促降解 • 核苷酸的代谢
第一节 核酸的酶促降解
核酸
核酸酶
单核苷酸 非特异性核酸内切酶
核酸内切酶
核酸酶
核酸外切酶
限制性核酸内切酶
3´-核酸外切酶 5´-核酸外切酶
核酸酶打断的是3´，5´-磷酸二酯键
第二节 核苷酸的代谢
一、 核苷酸的生理功能
1、 核酸合成的原料：
2、胸腺嘧啶核苷的合成
本章重点
1、嘌呤与嘧啶环上各原子的来源 2、嘌呤核苷酸与嘧啶核苷酸的从头合成特 点 3、嘌呤、嘧啶分解的终产物
4、PRPP的作用
（二）、嘧啶核苷酸的分解代谢 嘧啶核苷酸
胞嘧啶
嘧啶碱+磷酸核糖
NH3、CO2、β -丙氨 酸
NH3、CO2、β -氨基异丁酸
尿嘧啶
胸腺嘧啶
NH2 C N CH O=C N H 胞嘧啶
H2O
HN O=C
O C
C-CH3 CH
CH
N 胸腺嘧啶H
NADPH+H+
NH2
O N O=C C N H CH CH
CTP的合成
嘧啶核苷酸的补救合成
（四） 脱氧核糖核苷酸的合成
(一) 脱氧核糖核苷酸的合成
NDP
二 酸 糖 苷 磷 核 核 还 型 氧 原 硫 化 还 蛋 原 白 _(SH)2
核 核 酸 原 糖 苷 还 酶
,Mg
2+
dNDP
二 酸 氧 苷 磷 脱 核
氧 型 氧 化 硫 化 S 还 蛋 原 白 S
2、 能量的利用形式： ATP、GTP、UTP、CTP
3、 参与代谢和生理调节： ATP/ADP/AMP, cAMP、 cGMP 4、 组成辅酶（基）：腺苷酸 5、 活性中间代谢物：UDPG、ADPG葡萄糖:糖原合成 • CDP- 胆碱:磷酸甘油酯 合成
二、 核苷酸的分解代谢
核苷酸
核苷酸酶
磷酸酯键
5´-磷酸核糖-1´-焦磷酸
（二） 嘌呤核苷酸的合成途径
嘌呤环各原子的来源
甘氨酸
天冬氨酸
1 2
7
5
6 8
3 4 9
一碳基团 （甲酸盐） 谷氨酰胺
一碳基团 （甲酸盐）
从头合成过程：
1. IMP的合成：经过11步反应
1）5-磷酸核糖（磷酸戊糖途径中产生）经过磷酸核糖焦磷酸合成酶作用， 活化生成磷酸核糖焦磷酸（phosphoribosyl pyrophosphate，PRPP） 2）谷氨酰胺提供酰氨基取代PRPP上的焦磷酸，形成5-磷酸核糖胺 （PRA），此反应由磷酸核糖酰胺转移酶（amidotransferase）催化
3）由ATP供能，甘氨酸和PRA加合，生成甘氨酰胺核苷酸（GAR）
4）N5，N10-甲炔四氢叶酸供给甲酰基，使GAR甲酰化，生成甲酰甘氨酰胺 核苷酸（FGAR）
5）谷氨酰胺提供酰氨氮，使FGAR甲酰甘氨咪核苷酸（FGAM），此反应 消耗1分子ATP。
6）FGAM脱水环化形成5-氨基咪唑核苷酸（AIR），此反应需ATP参与。 至此，合成嘌呤环中的咪唑环部分。
NADP+
硫 化 原 白 氧 还 蛋
还 酶 原
NADPH+ H +
核糖核苷酸还原酶从NADPH获得电子时，需要硫氧化 还原蛋白作为电子载体，使其所含的巯基氧化为二硫键。 氧化型的硫氧化还原蛋白再由硫氧化还原蛋白还原酶催化 (以FAD为辅基)，重新生成还原型的硫氧化还原蛋白，由 此构成一个复杂的酶体系。
核苷
核苷酶
C,N-糖苷键
核苷磷酸化酶
C,N-糖苷键
嘧啶（嘌呤）嘧啶（嘌呤） 核糖（脱氧核糖）
核糖-1-磷酸
醛缩酶
核糖-5-磷酸 乙醛
磷酸戊糖途径
脱氧核糖-1-磷酸
甘油醛-3-磷酸
磷酸化酶
存在广泛 催化可逆的反应 作用于核糖或 脱氧核糖核苷
水解酶
存在于植物/微生物 反应不可逆 作用于核糖核苷
核苷
（一）、嘌呤核苷酸的分解代谢
7）CO2连接到咪唑环上，作为嘌呤碱中C6的来源，生成5-氨基咪唑，4羧酸核苷酸（CAIR） 8）在ATP存在下，天氡氨酸与CAIR缩合生成5-氨基咪唑-4（N-琥珀酸） -甲酰胺核苷酸（SAICAR）
9）SAICAR在裂解酶的催化下，脱去一分子延胡索酸生成5-氨基咪唑-4甲酰胺核苷酸（AICAR）
腺嘌呤磷酸核糖转移酶
A + PRPP
腺嘌呤
AMP + PPi
次黄嘌呤/鸟嘌呤磷酸
G/I
鸟嘌呤/次黄嘌呤
+
PRPP
核糖转移酶
GMP/IMP + PPi
（三）、 嘧啶核苷酸的合成
嘧啶环各原子的来源
C
4
N3
氨 甲 磷 基 酰 酸
5C
天 氨 氡 酸
6C 1
C2 N
先合成嘧啶环，再与PRPP相连而成。
嘧啶核苷酸的从头合成
10）N10-甲酰四氢叶酸提供一碳单位，使AICAR甲酰化，生成5-甲酰氨 基 咪唑-4-甲酰胺 核苷酸（FAICAR） 11）FAICAR脱水环化，生成IMP
腺苷酸代琥珀酸
2.AMP和GMP的生成
腺苷酸
次黄嘌呤 核苷酸
黄嘌呤核苷酸 鸟苷酸
嘌呤核苷酸的补救合成
• 利用体内现有游离的嘌呤或嘌呤核苷，经过简单 的反应合成嘌呤核苷酸的过程。